Koleksi

Ahli Fizik Membangunkan "Mikrofon Kuantum" yang Dapat Mengukur Zarah Bunyi Individu

Ahli Fizik Membangunkan

Zarah-zarah bunyi yang dikenali sebagai fonon adalah paket tenaga getaran yang dipancarkan oleh atom. Bergantung pada frekuensi mereka, mereka menjelma sebagai bunyi atau panas.

Sama seperti foton, yang merupakan pembawa kuantum cahaya, fonon dihitung. Tenaga getaran mereka mempunyai nilai yang berbeza.

BERKAITAN: SAINTIS MENINGGALKAN PARTIKEL DENGAN Bunyi UNTUK MENGHILANGKAN GRAVITI

Mustahil untuk mengukur keadaan fonon

Namun, hingga kini, mustahil untuk mengukur keadaan fonon. Ini kerana perbezaan tenaga antara negeri sangat kecil. Itu semua mungkin telah berubah.

Ahli fizik Stanford telah mengembangkan "mikrofon kuantum" yang mampu mengukur fonon. Peranti mungkin melihat pengenalan komputer kuantum yang beroperasi dengan memanipulasi suara dan bukannya cahaya, menjadikannya lebih kecil dan lebih efisien.

"Kami mengharapkan peranti ini membolehkan jenis sensor kuantum baru, transduser dan peranti penyimpanan untuk mesin kuantum masa depan," kata pemimpin kajian Amir Safavi-Naeini, penolong profesor fizik terapan di Stanford's School of Humanities and Sciences.

Peranti ini disebut sebagai "mikrofon paling sensitif di dunia" dan terdiri daripada penemuan yang mampu mengukur keadaan Fock, dan oleh itu jumlah fonon. Fock state mewakili tenaga sistem mekanikal.

Keadaan ini dinyatakan mengikut bilangan fonon yang mereka hasilkan. Sebagai contoh, "1 keadaan Fock" terdiri daripada satu fonon tenaga tertentu. Semakin tinggi keadaan Fock semakin kuat suara.

"Mekanik kuantum memberitahu kita bahawa kedudukan dan momentum tidak dapat diketahui dengan tepat - tetapi ia mengatakan bahawa tidak ada perkara mengenai tenaga," kata Safavi-Naeini. "Tenaga dapat diketahui dengan ketepatan yang tidak terbatas."

Ahli fizik merancang mikrofon kuantum yang terbuat dari resonator nanomekanik superkool yang digabungkan dengan litar superkonduktor yang mengandungi pasangan elektron yang bergerak tanpa rintangan. Litar membentuk bit kuantum yang boleh dibaca secara elektronik.

Jenis peranti baru

Ini menggembirakan kerana penguasaan kemampuan menghasilkan dan mengesan fonon boleh menyebabkan jenis peranti baru yang dapat menyimpan dan mengambil maklumat yang dikodkan sebagai zarah bunyi dan bukannya cahaya. Peranti ini akan lebih padat dan efisien daripada mesin kuantum yang menggunakan foton kerana fonon lebih mudah dimanipulasi dan mempunyai panjang gelombang yang jauh lebih kecil daripada zarah cahaya.

"Sekarang ini, orang menggunakan foton untuk menyandikan keadaan ini. Kami ingin menggunakan fonon, yang membawa banyak kelebihan," kata Safavi-Naeini. "Peranti kami adalah langkah penting untuk membuat komputer 'mekanik kuantum mekanikal'."

Peranti ini diperincikan dalam kajian di jurnalAlam semula jadi.


Tonton videonya: Serial Ilmiah: Rahasia Partikel Kuantum! oleh Gregg Braden (Januari 2022).